对国外沥青路面设计指标的评述

对国外沥青路面设计指标的评述姚祖康2003.4国外沥青路面设计指标设计方法沥青面层疲劳开裂水泥处治层疲劳开裂永久变形(车辙)低温开裂结语设计方法经验法

——基本思路

——CBR法

——AASHO法力学-经验法

——基本思路

——设计框图

——评述设计方法

——经验法轴载使用性能路面结构经验法

——CBR法以CBR值作为路基土和材料承载能力（抗剪切变形）的度量指标和路面设计指标间接、经验性指标与土和材料的弹性和塑性应变性质无关

经验法

——AASHO法以现时服务能力指数(PSI)作为路面使用性能指标路基土采用回弹模量指标路面结构层按各层材料性质（刚度）的不同转换为以一个结构数(SN)表征

力学-经验法路面结构

使用性能

力学响应量荷载和环境力学-经验法沥青层E1粒料层E2路基E3h1h2p

r力学-经验法交通环境路基材料性质初拟路面结构损坏分析疲劳永久变形温度裂缝反射裂缝其它类型相应的损坏标准选定路面结构和材料设计可靠度力学-经验法力学响应模型和分析方法土和各层材料性质的表征和性状模型损坏模式和损坏标准(使用性能标准)路面使用性能模型

——理论分析、试验室验证、

HVS、试验路、LTPP荷载作用和环境影响的考虑变异性和可靠度沥青面层疲劳开裂沥青混合料疲劳特性

——疲劳应变法

——能耗法

沥青面层疲劳开裂沥青层疲劳寿命预估模型

——愈合作用、裂缝扩展、荷载横向分布

——壳牌、AI、诺丁汉模型沥青面层疲劳开裂AI-AI法;N1-诺丁汉临界;N2-诺丁汉破坏;S-Shell法;B-加州大学;A-澳大利亚水泥处治层疲劳开裂

水泥处治混合料疲劳特性

——疲劳方程

——斜率随结合料含量增大而变缓水泥处治层疲劳开裂B-比利时(贫砼);G-英国(贫砼);M-美国;N-南非;C-中国(规范)水泥处治层疲劳开裂水泥处治层疲劳特性

——分强处治和弱处治两类

（强度、收缩、缝隙、耐冲刷、水稳性、碎裂）

——分三阶段（开裂前、开裂、开裂后）水泥处治层疲劳开裂开裂前阶段

——收缩裂缝，边缘应力或应变大

应力或应变增大系数裂缝类型强度（MPa）层厚（mm）≤200>200中等开裂，缝隙宽≤2mm(石灰或2%~3%水泥处治)0.75~1.51.5~3.01.11.151.21.3大量开裂，缝隙宽>2mm（4%~6%水泥处治）3~121.251.4水泥处治层疲劳开裂开裂阶段

——裂缝扩展

疲劳寿命修正系数层厚（mm）道路等级高速公路主要干道主要公路工业道路轻交通公路基层和底基层100~2001.22.03.0底基层>2003.05.07.5水泥处治层疲劳开裂开裂后阶段

——碎裂，有效模量

——两阶段设计水泥处治层疲劳开裂

水泥处治层有效模量强度(MPa)开裂前(GPa)开裂后(MPa)范围建议值大块小块(干)小块(湿)约旦建议6~127~30143000600500800~10003~64~14102500500300500~8001.5~33~94.52000350160500~8002~631200200900.75~1.52~63.52000300160400~6000.5~31.550015070水泥处治层疲劳开裂水泥层22.5cm沥青层4cm水泥处治层疲劳开裂

水泥处治层有效模量强度(MPa)开裂前(GPa)开裂后(MPa)范围建议值大块小块(干)小块(湿)约旦建议6~127~30143000600500800~10003~64~14102500500300500~8001.5~33~94.52000350160500~8002~631200200900.75~1.52~63.52000300160400~6000.5~31.550015070水泥处治层疲劳开裂

两阶段设计疲劳损耗1.00.50051015年基层面层水泥处治层疲劳开裂

复合式(英国)面层厚200基层材料CB10-GCB10-RCB15-GCB15-RCB20-GCB20-RCB10-GCB10-RCB10-G厚度250200180150200150垫层材料粒料,CB4.5,CB7.0CB10厚度0(路基CBR>30),150(路基CBR=30~15)350(路基CBR=15~2.5)

CB-水泥粒料；R-碎石；G-砾石；4.5-7天立方体抗压强度适应轴载：(2~8)×107—82kN[(0.9~3.6))×107—100kN]永久变形

路基顶面竖向压应变试验路观测统计分层应变总和法沥青混合料性质试验路基顶面竖向压应变

控制路基弹性应变，可控制路基塑性应变和路面永久变形

对现有路面结构进行反算建立预估关系式路基顶面竖向压应变S-Shell;N-诺丁汉;A-AI;B-比利时;AU-澳大利亚;F-法国路基顶面竖向压应变

丹麦RTM试验南非HVS试验试验路观测统计美国Michigan(2001)——39段试验路,LTPP数据分层应变总和法方法重复加载试验构筑作用应力与弹性和塑性应变的本构关系建立层状体系应力-应变分析模型

验证与修正分层应变总和法沥青层永久变形（Shell法）

——线弹性应力分析

——单轴无侧限蠕变试验

沥青混合料性质试验热稳性试验

——Marshall，Hveem

轮迹（辙）仪试验

——美（APL）、德、法、英、日沥青混合料性质试验重复单剪试验仪

——（RSST-CH）和（FS-S）试验

低温开裂

计算开裂温度限制低粘滞度和硬沥青的应用限定沥青或混合料的低温蠕变劲度、断裂应变（强度）低温开裂

温缩应力-强度分析

——粘弹性梁（Christison）

——温度变化、蠕变劲度、温度收缩系数

——温度-强度试验关系结语充分学习和吸收国外力学-经验法的研究成果和应用经验不宜采用考虑因素较复杂和细致的分析方法、模型和参数，但设计方法的基本框架和思路应合理

主要考虑两种损坏形态：裂缝和车辙结语按结构层的材料类型和特点，选用相应的设计标准和指标

——柔性基层上沥青层的疲劳开裂

——水泥处治层的疲劳开裂

——路基和粒料层、沥青层的永久变形

——冰冻地区沥青层的低温开裂结语半刚性基层沥青路面分强、弱两类

——弱类，采用两阶段设计，分别用基层和面层疲劳开裂控制，基层选用合适的有效模量

——强类，以基层疲劳开裂控制

——厚面层，进行车辙验算结语柔性基层沥青路面分厚、薄和表处三类

——厚类，以面层、粒料层和路基永久变形控制为主，辅以面层疲劳开裂控制

——薄类，控制面层疲劳开裂及粒料层和路基永久变形

——表处，以路表弯沉控制结语

沥青面层疲劳开裂室内疲劳试验标准

——AASHTO标准（梁试件、4点法、常应变）混合料疲劳方程

——以Shell和AI预估式为基础，试验修正（包括Shell劲度预估式）路面疲劳寿命预估

——试验路经验修正结语

水泥处治层疲劳开裂

疲劳方程需改进、修正进一步探讨结构层破坏机理审核模量取值提